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Projekt
Funktionelle mikrobielle Netzwerke in Bodenaggregaten und ihre Anpassung an Wurzeleigenschaften und Bodenbedingungen
Antragsteller
Professor Dr. Christoph Tebbe, Ph.D.
Fachliche Zuordnung
Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
Bodenwissenschaften
Bodenwissenschaften
Förderung
Förderung seit 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 403668538
Die sich manifestierenden Eigenschaften mikrobielle Gemeinschaften sind das Ergebnis der funktionellen Potentiale ihrer vielfältigen Mitglieder. Unter den spezifischen Lebensbedingungen in der Rhizosphäre werden Mikroorganismen selektiert, die einerseits das Pflanzenwachstum fördern um ihren Bedarf an energiereichen Kohlenstoffverbindungen durch Wurzelabgaben zu decken, andererseits jedoch besteht ein Wettbewerb um die Aufnahme von Nährstoffen aus dem Boden, insbesondere von Stickstoff (N) und Phosphor (P). Diese Ambivalenz können als positive bzw. negative Rückkopplungen zwischen der Pflanze und die Mikroorganismengemeinschaften verstanden werden. Ziel dieses Forschungsprojekts ist es, die funktionelle Diversität mikrobieller Gemeinschaften in der Rhizosphäre in Reaktion auf Wurzeleigenschaften und Bodenbedingungen wie Trockenheit, Verdichtung und Kontaktzone zur Wurzel, aufzuklären. In der ersten Phase des SPP2089 gelang es uns, als Partner P17, eine Methode zur Extraktion und Analyse von DNA aus individuellen Bodenmakroaggregaten für die Bestimmung der Bakterienvielfalt auf Basis von PCR-amplifizierten 16S rRNA Genen zu etablieren. Aggregat-spezifische Netzwerkanalysen zeigten dabei einen deutlichen Wurzelhaar-Effekt, der auf Ebene der bakteriellen Alpha-Diversität alleine nicht greifbar war. Für die 2. Phase gehen wir einen Schritt weiter und wollen die Diversität der funktionellen mikrobiellen Gene verstehen, in dem wir alternative genetische Versionen für Schlüsselfunktionen von Boden N Transformationen und P Mobilisierungen aus Aggregat Boden-DNA untersuchen. Wir wollen unsere molekularen Ergebnisse mit Informationen über die 3-D Architektur der Aggregate und andere physikochemischer Eigenschaften wie sie durch SPP Projektpartner zur Verfügung gestellt werden können, verbinden. Da PCR Methoden durch die Primer-Auswahl nur eine vordefinierte mikrobielle Vielfalt erfassen können, werden wir außerdem Boden DNA direkt sequenzieren, um so erstmals ein fast vollständiges Metagenom individueller Bodenaggregate zu erhalten. In gemeinsamen Bodensäulen und Feld-Experimenten kooperieren wir mit verschiedenen SPP Partnern und können dadurch unsere Ergebnisse in den Kontext mit Wurzeleigenschaften (Wurzelhaare, Genexpression) und Bodenbedingungen (Porosität, Konnektivität, Wasserfluss) sowie anderer Parameter setzen. Mit den von uns erarbeiteten mikrobiellen funktionellen Netzwerken von Bodenaggregaten können wir damit einen wichtigen Beitrag leisten, die Selbstorganisation der Rhizosphäre unter dem Einfluss von Wurzeln und Boden zu verstehen. Unser Fokus auf N Transformation und P Mobilisierung wird ein neues Verständnis über positive und negative Rückkopplungseffekte zwischen Pflanzen, Boden und Mikroorganismen geben können.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
Mitverantwortlich
Dr. Damien Finn, Ph.D.
